(57)【要約】【課題】  本発明は地盤の硬軟に対応して掘削土砂を孔壁に圧密し、残土の上昇を調整することによって地上への排土を地盤に応じて低く調整し、かつ地盤の硬さに応じて掘削深度及び工期を調整することを目的とする。【解決手段】  ドラム形鋼管１に上下端板２，３を設け、下端板２下面に、渦巻状羽根を設け、上端板３の中央部に中心線ｃを共有するアースオーガー５を設け、上記渦巻状羽根４の下面中央部に地盤掘削用螺旋錐９を設け、上記ドラム形鋼管１の外周に右回動により下向に進む方向の螺旋溝１０を形成し、該溝１０を下端板２及び上端板３に開口し、上端板３の開口部１１を上から下に閉鎖する取替自在の開閉板１２を設け、弾力により該開閉板１２を閉鎖してなる地盤掘削装置。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
中心線の回りに回動可能なドラム形鋼管に上下端板を設け、下端板下面に、中央部から左回動方向に向って外周部に至る渦巻状羽根を設け、
上端板の中央部に上記中心線を共有する軸管を左右回動方向に固定して設け、
上記渦巻状羽根の下面に上記下端板とほぼ同一径の円形フランジを設け、該フランジに形成した切欠部の一端を右回動時下向に進む方向に下向に屈曲させてなり、かつ該フランジの下面中央部に地盤掘削用螺旋錐を設け、
上記ドラム形鋼管の外周に右回動により下向に進む方向の螺旋溝を形成し、該溝を下端板及び上端板に開口し、上端板の開口部を上から下に閉鎖する取替自在の開閉板を設け、弾力により該開閉板を閉鎖してなる地盤掘削装置。
【請求項２】
上記軸管の外周に螺旋羽根を設けてアースオーガーを形成し、該螺旋施羽根の方向が右回動によって下向に進む方向である請求項１記載の地盤掘削装置。
【請求項３】
上記上端板上面と上記軸管又は上記オーガーとの間に、中央部から右回動方向に向って該上面の外周部に至る渦巻状羽根を設けた請求項１又は２記載の地盤掘削装置。
【請求項４】
上記螺旋溝の溝幅が上記下端板開口部から上端板開口部に向って次第に小となる請求項１〜３のいずれかに記載の地盤掘削装置。
【請求項５】
上記錐に代り、上記フランジとほぼ同一幅に右回動により下向に進む複数螺旋刃を設け、一の螺旋刃の上端を上記切欠部の下向端に対向近接させた請求項１〜４のいずれかに記載の地盤掘削装置。
【請求項６】
上記円形フランジの外周に右回動方向に内側に閉じ左回動方向に外側に開く小開閉刃を枢支した請求項１〜５のいずれかに記載の地盤掘削装置。
【請求項７】
回動方向が左右勝手違いに形成された請求項１〜６のいずれかに記載の地盤掘削装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は地盤の硬軟に応じて掘削土砂を孔壁に圧密し、残土を排土する低排土地盤掘削装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来、掘削土砂を地上に排出することなく、掘削土砂を孔壁に圧密させた状態でコンクリート杭や鋼管杭を埋設する方法及び装置が発明された（例えば特許文献１〜３）。
【０００３】
しかし、この発明では杭本体の下端に杭本体よりも大径の同心円拡底板を溶着固定し、該底板の下面中心から上記杭本体外周に至る弯曲掘削刃を中心対称位置に設けるもので、該掘削刃の弯曲面に沿って掘削土砂を底板の拡径外周部分に誘導し、これを逃し開口から上記拡底板の拡底部上面に上向刃で下向に圧密し、掘削土砂を拡底板の外周と杭本体外周との間の筒状空間に下向に圧密する方法・装置である。
【０００４】
しかしながら上記弯曲掘削刃によって杭底面の硬い地盤を掘削することは容易ではなく浅い柔軟地盤に適用し得るのみであり、掘削土砂を孔壁に圧密し、それにより排土を低減させることは困難であった。
【０００５】
しかも杭本体を杭孔に残留させる必要があり、杭本体が上記筒状空間内に不安定に設立された。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２７４７５号公報
【特許文献２】特開２００３−３２１９８９号公報
【特許文献３】特開２００４−３１２３号公報
【特許文献４】特開２００４−３１２４号公報
【特許文献５】特開２００４−３１２５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は地盤の硬軟に対応して掘削土砂を孔壁に圧密し、残土の上昇を調整することによって地上への排土を地盤に応じて低く調整し、かつ地盤の硬さに応じて掘削深度及び工期を調整することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記の目的を達成するため本発明は
第１に中心線の回りに回動可能なドラム形鋼管に上下端板を設け、下端板下面に、中央部から左回動方向に向って外周部に至る渦巻状羽根を設け、上端板の中央部に上記中心線を共有する軸管を左右回動方向に固定して設け、上記渦巻状羽根の下面に上記下端板とほぼ同一径の円形フランジを設け、該フランジに形成した切欠部の一端を右回動時下向に進む方向に下向に屈曲させてなり、かつ該フランジの下面中央部に地盤掘削用螺旋錐を設け、上記ドラム形鋼管の外周に右回動により下向に進む方向の螺旋溝を形成し、該溝を下端板及び上端板に開口し、上端板の開口部を上から下に閉鎖する取替自在の開閉板を設け、弾力により該開閉板を閉鎖してなる地盤掘削装置、
第２に上記軸管の外周に螺旋羽根を設けてアースオーガーを形成し、該螺旋施羽根の方向が右回動によって下向に進む方向である上記第１発明記載の地盤掘削装置、
第３に上記上端板上面と上記軸管又は上記オーガーとの間に、中央部から右回動方向に向って該上面の外周部に至る渦巻状羽根を設けた上記第１又は第２発明記載の地盤掘削装置、
第４に上記螺旋溝の溝幅が上記下端板開口部から上端板開口部に向って次第に小となる上記第１〜第３発明のいずれかに記載の地盤掘削装置、
第５に上記錐に代り、上記フランジとほぼ同一幅に右回動により下向に進む複数螺旋刃を設け、一の螺旋刃の上端を上記切欠部の下向端に対向近接させた上記第１〜第４発明のいずれかに記載の地盤掘削装置、
第６に上記円形フランジの外周に右回動方向に内側に閉じ左回動方向に外側に開く小開閉刃を枢支した上記第１〜第４発明のいずれかに記載の地盤掘削装置、
第７に回動方向が左右勝手違いに形成された上記第１〜第６発明のいずれかに記載の地盤掘削装置、
によって構成される。
【０００９】
従って中心線の回りにドラム形鋼管を右向きに回動させると、
上記中心線の回りに地盤掘削用螺旋錐が地盤に推進し、
かつ円形フランジの切欠部の一端が下向に地盤を掘削し、
掘削土砂は切欠部から該フランジと下端板との間の渦巻状羽根に沿って上記掘削土砂を孔壁に向って誘導圧密し、圧密孔壁を形成する。
【００１０】
上記圧密量は地盤の硬さと逆比例し、
圧密されない残土は下端板の開口部から螺旋溝に進入し、
上端板の開口部にある開閉板を弾力に抗して押し開いて上向に移動する。
【００１１】
地盤が硬い場合は上記残土量が大であるため開閉板を発条に抗して押し開く力が大であり、
軟い場合は上記残土量が少ないため発条の力に抗して開閉板を押し開く力は小さい。
【００１２】
そのため開閉板を地盤の硬軟又は硬度に応じて取替え、それによって弾力を調整して開閉板を閉じる。
【００１３】
硬い地盤では上記弾力を弱く調整して開閉板を通過する残土の量を多くし、
軟い地盤では上記弾力を強く調整して開閉板を通過する残土の量を少なくすることができる。
【００１４】
上記開閉板通過残土は軸管に沿い又は上記アースオーガーの右回動により地面まで上昇して地上に排土される。
【００１５】
地盤掘削用螺旋錐が所定深度に達した状態において上記右回動を停止し、
その位置で該右回動と逆方向に左回動させ、又は左回動させて上昇させることにより、上記上端板上方又はアースオーガー内の残土は下降するが、閉鎖した上記開閉板によって下降が止められ上端板上面に留保されて地上に引上げられ、又は留保された土砂は上端板の上面にある渦巻形羽根に誘導されて孔壁に圧密される動作を行い地上に引上げられる。
【００１６】
又上記左回動によって円形フランジに枢支した小さい開閉刃によって孔底部分の孔壁径を拡径することができ拡径後は左回動を止めて地上に摺動上昇させることができる。
【００１７】
尚、上記左回動又は右回動に対し、右回動又は左回動に勝手違いに形成することができる。
【発明の効果】
【００１８】
本発明は上述のように構成したので、掘削地盤の硬度又は硬軟に応じて排土量を調整し得て、
硬度又は硬軟に応じて掘削孔壁に掘削土砂を圧密し得るし、
上記硬度又は硬軟に応じて非圧密土砂を排土として地上に排土し得るから、
地盤掘削装置の円滑な推進と工期の短縮及び適切な地上排土量の低下が得られる効果がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
中心線ｃを有する軸管１６の下端部に内周面６角形の雌部１６’を形成し、該軸管１６の回りに、右回動（矢印ａ方向…時計針回動方向）により下向に進む螺旋羽根６を設けてアースオーガー５を形成し（図１（イ）図）、又はアースオーガー５を形成しない（図１６、図１３（ロ）図）。
【００２０】
上記中心線ｃを共有するドラム形鋼管１の中心軸管１７の上下端部１７’，１７”を該ドラム形鋼管１の上下端板２，３の上下に突設し、
突設した上端部１７”の外周面を６角形雄部となし、該上端部１７”を上記雌部１６’に嵌合し横ピンｐ，ｐで摺動方向に固定する。
【００２１】
又下端部１７’は内周面を６角形雌部となし、該下端部１７’に地盤掘削用螺旋錐９の軸管９”の上端６角雄部を嵌合し、横ピンｐ，ｐで摺動方向に固定する（図１（イ）図）。
【００２２】
下端部１７’の外周には左回動方向（矢印ｂ…時計と逆方向）に向って中央部（上記下端部１７’外周）から上記下端板２の外周部に至る渦巻状羽根４を該下端板２の下面に溶着固定する（図１、図２参照）。
【００２３】
上端板３の上面とアースオーガー５の上記雌部１６’との間には図５（図１Ｄ−Ｄ線横断平面図）に示すように右回動（矢印ａ方向）に中央部（上端部１７”）から上端板３の外周部に至る渦巻状羽根４’を上記上面に溶着固定する。
【００２４】
しかし上記雌部１６’を直接上端板３の上面に接して上端部１７”に同心に接続させることができる（図１３（ロ）図）。
【００２５】
上記渦巻状羽根４，４’とは例えば上下端板２，３の中央部から該端板２，３の外周に向って円弧径が漸増し、終端の径が上下端板２，３の外径と同一径となるように形成される（図１、図２、図３、図５、図１６）。
【００２６】
上記ドラム形鋼管１の外周には右回動（矢印ａ）によって下向に進む方向の螺旋溝１０を形成し、
該螺旋溝１０を下端板２及び上端板３に開口２’，１１する。開口２’には図１３（イ）（ロ）（ハ）（ニ）図に示すように下端板２に残土掬い上げ部２”を着脱し、長さＬを調整屈曲形成し、開口２’の広さを調整する。又開口２’の広さを調整する刃２ａをボルトｂで着脱することができる。
【００２７】
上記渦巻状羽根４の下面には上記下端板２とほぼ同一径の円形フランジ７を溶着固定し、
該フランジ７の外周部に切込まれた切欠部８（図２）の一端８’を右回動（矢印ａ方向…時計針の回動方向）時下向に進む方向に下向に屈曲し、
該一端８’に掘削用チップ８”を並設し、上記フランジ７の下面中央部に設けた地盤掘削用螺旋錐９の外側地盤を掘削させる。
【００２８】
上端板３の上記開口部１１には上向に開き、下向に閉じる開閉板１２を着脱自在ピン１２’によって枢支し、
上記ピン１２’に巻回した着脱自在コイル発条１２”の弾力によって図１（ロ）（ハ）図、図１４（イ）（ロ）図に示すように開口部１１を該開閉板１２によって逆止状に閉鎖する。
【００２９】
上記ピン１２’は開閉板１２の基部に穿設した小長孔１２ｂ（図５（ロ）図）に露出させ、工具で該ピン１２’を矢印ｃの方向（外側）に押出して分離し、それによって上記発条１２”を取外し、かつ開閉板１２を取外すことができ、逆の動作によって開閉板１２、上記ピン１２’、上記発条１２”を装着する。
【００３０】
上記発条１２”の弾力に代り、図９に示すように弾性ゴムによる開閉板１２の基端部を上端板３に着脱自在にボルト付け１２ａし、開閉板１２のゴムの弾力によって開口部１１を逆止状に閉鎖することができる。
【００３１】
又図１４（イ）（ロ）図に示すように交差腕１２ｃ，１２ｄの交差部にナットｎによって着脱自在に形成した上記ピン１２’（ボルト）に上記発条１２”を巻回し、開閉板１２をその弾力によって閉鎖状態に上から下に押えることができる。開閉版１２の基端と、上端板３との対向面に土砂落下斜面１２ｅ，１２ｅを形成する。
【００３２】
上記ドラム形鋼管１の外周に形成した螺旋溝１０の溝幅ｔを一定とし、又は下端板２の開口部２’から上端板３の開口部１１に向って次第に小とすることで該溝１０内を上向に摺動する排土圧を上記弾力に抗して増すことができる。
【００３３】
さらに上記錐９に代り、図１０（イ）図に示すように上記フランジ７とほぼ同一幅に右回動により下向に進む複数（２重）螺旋刃１４，１４を共通中心線ｃ上に設け、
一の螺旋刃１４の上端１４’を上記切欠部８の一端（下向端）８’に平行に対向近接させて、一の螺旋刃１４を円形フランジ７に継ぐ、その際上記掘削用チップ８”は省略する。
【００３４】
又上記円形フランジ７の外周に右回動方向（矢印ａ）に内側に閉じ、左回動方向（矢印ｂ）に開く小開閉刃１５を小ピン１５’によって枢支する。
【００３５】
上記錐９が所定深度に到達した時点で（図１１（イ）図、１２（イ）図）、上記ドラム形鋼管１及びアースオーガー５を上昇させると同時に、中心線ｃの回りに左回転（矢印ｂ方向）させることによって孔底２１において上記小開閉刃１５が開き、これによって孔壁１８の拡径部１８’を形成することができ、図１１（ニ）図に示す下端拡径部１９’を有するコンクリート管１９を埋設する。
【００３６】
軟い地盤例えば関東ローム層、有明海沿岸泥土層等では推進掘削量が多く円形フランジ７の切欠部８から渦巻状羽根４によって誘導されて孔壁１８に圧密される土砂量が大であるため下端板２の開口部２’から螺旋溝１０内に入る残土量が少ない。
【００３７】
そのため螺旋溝１０の上端板３の開口部１１を閉鎖する開閉板１２を下から上に押し開く力が比較的小であるから、
その力を抑えるコイル発条１２”又は弾性ゴムによる開閉板１２を選択する。
【００３８】
又砂層や砂岩等では下部の渦巻状羽根４による孔壁１８への圧密量が少なく上記溝１０内に誘導される残土量が比較的多く上記開閉板１２を下から押し開く力が強いから、
上記開閉板１２の閉鎖弾力を比較的弱く調整し、又は下端板２の開口部２’に案内刃２”又は調整刃２ａを設け、図１３（ハ）〜（チ）図に示すように案内刃２”又は調整刃２ａの長さを調整することによって、上昇する残土量又は地上排土量を多くすることができ、それによって地盤推進速度及び推進深度を増加し又は工期を短縮することができる。
【００３９】
上記溝１０は図１５（イ）図のように該溝１０の上下板１０’，１０”を平行となし、又は（ロ）（ハ）（ニ）図に示すように上板１０”又は上下板１０’，１０”を外側に広く形成させることによって該溝１０内を移動する土砂を上板１０”の外側の孔壁１８に向って押出し、該孔壁１８に該土砂を圧密させることができる。
【００４０】
対称地盤の硬度により又は地中の硬度変化の都度、上記発条１２”やゴム製開閉板１２を変更選択し、掘削土砂の孔壁１８への圧密を適切に行うことにより、圧密残土の地上への排土を最低限抑えることができる。
【００４１】
所定深度に掘削推進した後、円形フランジ７に上記小開閉刃１５を設けない場合においては、
アースオーガー５及びドラム形鋼管１等の全体を地上に上昇させる際、全体を左回動させることにより、
アースオーガー５内の残土は相対的に下降し、上記逆止状態の開閉板１２によって下降が止められ上部の渦巻状羽根４’の左回動（矢印ｂ方向）によって該残土は中央部から孔壁１８に向って誘導され、該孔壁１８に圧密されながら全体が地上に上昇するため、地上排出残土量をさらに低下させることができる。
【００４２】
アースオーガー５の螺旋羽根６の方向及びドラム形鋼管１の螺旋溝１０の方向が左回動により下方に進む勝手違いの場合、下部渦巻形羽根４は右回動方向であり、上部渦巻形羽根４’は左回動方向に勝手違いに形成される。
【００４３】
下向推進は上述のように螺旋錐９によって掘削推進し、その際自重が下向に掛るが図１１（イ）図に示すようにクローラ上に設けたウインチＨにロープＲを巻取り、軸管１６上端の原動機Ｇを下方に牽引することによって強制的に下方に推進させることができる。
【００４４】
尚図中２２で示すものは軸管１６の下端に設けたセメントミルク逆止弁、図１１（イ）図、図１２（イ）図はオーガー５やドラム形鋼管１の右回動推進による掘削状態図、図１１（ロ）（ハ）図は左回動上昇における小開閉刃１５による孔底拡径部１８’及びセメントミルク２０の注入状態を示し、図１２（ロ）図は同一径孔底２１へのセメントミルク注入状態を示し、図１１（ニ）図及び図１２（ハ）（ニ）図はコンクリート管１９の埋設状態を示す。
【００４５】
又４”は渦巻形羽根４，４’のそれぞれ中程に設けた掘削土を孔壁１８に向って誘導する案内フランジ、図１（イ）図中７’は上部渦巻形羽根４’の上端フランジ、（ハ）図中２３は発条止めである。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】（イ）図は本発明の地盤掘削装置を示す正面図、（ロ）（ハ）図は上端板の開口部開閉板の正面図、（ニ）図は（ハ）図の他の実施例の正面図である。
【図２】図１Ａ−Ａ線による平面図である。
【図３】図１Ｂ−Ｂ線による底面図、（ロ）図は小開閉刃の拡大底面図である。
【図４】（ハ）図は図１Ｃ−Ｃ線による底面図、（ロ）図は小開閉刃の拡大底面図である。
【図５】（イ）図は図１Ｄ−Ｄ線による平面図でドラム形鋼管の上部渦巻形羽根部の平面図、（ロ）図は（イ）図の一部拡大平面図である。
【図６】図1Ｅ−Ｅ線による側面図である。
【図７】下端板、渦巻状羽根及び円形フランジの分解斜視図である。
【図８】上端板上の渦巻状羽根とアースオーガー下部の分解斜視図である。
【図９】ゴム製開閉板の縦断正面図である。
【図１０】（イ）図は螺旋錐に代り、複数螺旋刃を設けた状態の正面図、（ロ）図は（イ）図Ｆ−Ｆ線による平面図、（ハ）図は複数螺旋刃に小開閉刃を設けた状態の正面図、（ニ）図は（ハ）図Ｆ’−Ｆ’線による平面図である。
【図１１】（イ）図は本発明装置による所定深度掘削及び孔壁圧密状態の正面図、（ロ）図は左回転上昇動作における小開閉刃による拡径部形成状態の正面図、（ハ）図はセメントミルク注入状態の正面図、（ニ）図は下端部拡径コンクリート柱埋設状態の正面図である。
【図１２】（イ）図は本発明装置による所定深度掘削状態の正面図、（ロ）図は上端板上の渦巻形羽根による孔壁圧密上昇及びセメントミルク注入状態の正面図、（ハ）図はコンクリート柱埋設下降状態の正面図、（ニ）図はコンクリート柱埋設終了状態の正面図である。
【図１３】（イ）図は本発明の一実施例の正面図、（ロ）（ハ）（ニ）図は残土掬い上げ部の拡大側面図、（ホ）（へ）（ト）図は開口部調整刃の拡大側面図である。
【図１４】（イ）図は上端板の開口部開閉板の平面図、（ロ）図は（イ）図の正面図である。
【図１５】（イ）（ロ）（ハ）（ニ）図はドラム形鋼管の螺旋溝を示すもので図１３Ｇ−Ｇ線による断面図である。
【図１６】螺旋羽根を欠いた地盤掘削装置の正面図である。
【図１７】上部渦巻状羽根及び螺旋羽根を欠いた地盤掘削装置の正面図である。
【符号の説明】
【００４７】
ｃ      中心線
１      ドラム形鋼管
２，３    上下端板
ａ      右回動方向（時計針回動方向）
ｂ      左回動方向
４，４’  渦巻状羽根
５      アースオーガー
６      螺旋羽根
７      円形フランジ
８      切欠部
８’    一端
９      地盤掘削用螺旋錐
１０      螺旋溝
ｔ      溝幅
１１      上端板開口部
１２      開閉板
１３      下端板開口部
１４      螺旋刃
１５      小開閉刃
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
2005336702.tif 000013
【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
2005336702.tif 000017
【図１６】
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【図１７】
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